新版高中化學教材欄目中“合作問題解決”設計的特征研究

符吉霞 沙莎 占小紅

摘要：基于對教材合作問題解決設計的要素分析，提出教材合作問題解決設計分析框架，據此對新版高中化學必修教材欄目內容進行編碼分析，總結合作問題解決設計特征，為優化教材合作問題解決設計及實踐應用提出參考性建議。

關鍵詞：合作問題解決; 高中化學教材; 任務設計; 教材分析

文章編號：1005-6629（2020）09-0015-07

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

《中國學生發展核心素養》將“問題解決”作為學生適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力之一[1]，而合作更是當今社會發展的關鍵能力[2]。PISA2015首次提出合作問題解決（Collaboration Problem Solving），它是指個體能有效參與由兩個或以上成員組成的團隊，通過合作的方式，達成共識、尋求解決方案、匯集組內知識與技能進行問題解決的過程[3]。自PISA2015將合作問題解決能力作為測試重點以來，合作問題解決受到了國內外廣泛的關注。

化學是一門以實驗為基礎的學科，學生往往需要采用合作的方式進行實驗探究以解決問題。合作是問題解決的重要方式，在問題解決中關注合作十分必要。在教學中，學生個體經驗背景不同，通過合作可促進不同觀點間的碰撞與反思。必修教材作為課程的重要載體，是普通高中學生共同發展的學科基礎[4]，應關注合作問題解決的設計，促進學生合作問題解決能力的提升。而現有相關研究主要關注合作問題解決能力的測評[5]或是合作問題解決對學生學業成就影響的實證分析，對教材中的合作問題解決設計關注較少。

教材中合作問題解決內容主要出現在教材欄目中，通過對2019年新出版的人教版高中化學必修教材欄目中合作問題解決內容設計進行分析，總結合作問題解決設計特征，為教學實踐提供一定的參考建議。

1?化學教材中的合作問題解決

合作問題解決是一個將合作和問題解決融于一體的整體性、過程性的概念。根據PISA2015中對合作問題解決的界定，合作問題解決主要具有以下特征：（1）需要兩個或以上的成員合作參與;（2）強調有效的互動過程;（3）合作問題解決最終的目標是解決問題，但更關注合作過程本身而非設計方案的優劣[6]。

教材是知識的重要載體，承載著對相關問題解決活動的組織與引導的功能[7]。為發展合作問題解決能力，教材需要有相關的內容設計。當前教材問題解決的活動設計越來越受到重視，且問題解決中合作元素也頻繁出現，對教材中的合作問題解決設計進行分析具有重要的意義。這能為教師對活動內容和過程的理解和二次開發應用提供參考，對改變當前教學中問題解決活動相對弱化合作的情況具有一定的針對性作用。

2?研究設計

2.1?研究工具

對教材合作問題解決內容設計的分析，實際上就是對其欄目內容的呈現方式及其任務設計的討論。

教材的呈現方式是合作問題解決設計的關鍵因素。教材文本中是否清晰、明確地提出合作要求，會直接影響合作問題解決設計的呈現效果，依據呈現方式可分為顯性呈現和隱性呈現。參照合作問題解決測評矩陣，提煉出教材中有關合作的關鍵詞，即“合作、交流、討論、分享”，若欄目中明確出現此類詞語，則認定為顯性呈現;若并未出現此類關鍵詞，但該內容通過合作問題解決的方式更為高效，則為隱性呈現;若該內容并未出現關鍵詞且適合學生獨立進行問題解決的，則不屬于研究對象。

接著，對教材合作問題解決的任務設計要素進行分析。合作問題解決的任務設計與三個要素有關，一是合作與問題解決的內在聯系，即問題解決是否需要合作;二是學科特色的符合度，即呈現內容是否符合學科育人特色等;三是功能指向的差異，即內容的功能傾向于學習性或情感性[8]。首先，合作問題解決設計應注重合作與問題解決的內在聯系，問題解決是否需要合作，是判斷教材合作問題解決設計質量的重要指標。其次，從學科特色來看，新版化學教材以課標為導向，其內容能夠體現出學科特色，故不再對其學科特色符合度進行分析。最后，從功能指向看，功能類別主要包括學習性和情感性兩種。其中，具有情感性的合作問題解決內容是指內容知識能與學生日常生活實踐進行聯系，激發學生對化學學習價值的認識。

從合作問題解決的特征要求來看，除了關注合作與問題解決的內在聯系和任務設計，還應提供一定的腳手架，促成有效的互動，如情境的創設、合作步驟或相關的數據信息支持等。值得注意的是，不同欄目的合作問題解決設計定位不同，是否提供系統完整的互動支持不是判斷合作問題解決設計優劣的標準。

綜上，結合對教材合作問題解決內容的呈現方式與任務設計分析，將影響其設計的要素依據不同形式進行劃分，形成化學教材合作問題解決設計分析框架，見表1。

2.2?研究過程

運用上述分析框架對化學必修教材內容進行編碼。首先，確定教材中的研究對象及其呈現方式。接著，對任務設計下各維度進行分析。最后，得到該內容的編碼結果。具體編碼分析過程如圖1所示。

教材中的合作問題解決設計有三種類型：一是顯性的合作問題解決內容，即出現合作的關鍵詞，但不考慮合作與問題解決內在聯系的內容;二是隱性的合作問題解決內容，即并未出現合作的關鍵詞，但內容本身適合通過合作進行問題解決的內容;三是不屬于合作問題解決的內容，即并沒有出現合作的關鍵詞，且本身并不適合通過合作進行問題解決的內容。

值得注意的是，如何判斷內容是否適合通過合作進行問題解決。化學教材中適合開展合作問題解決的內容主要有三類，一是內容側重于實驗探究等，實驗探究過程適合學生由小組合作的方式進行分工，討論分析研究問題，并共同完成研究報告等。二是問題解決的內容及其過程較為重復，如元素周期律中由學生對多種短周期元素相關性質的查找并總結規律、相同重復多次的實踐操作等，適合學生分工合作，并共同討論事實規律等。三是所要解決的問題結果較為開放，如要求學生形成對某一內容的多種不同設計方案等。對教材中隱性呈現的內容進行分析有助于教師挖掘教材合作問題解決內容，進行創造性的設計，發揮其育人功能。

2.3?信效度分析

對教材內容進行嘗試性分析，確保該編碼表能反映教材中不同的合作問題解決設計形式。接著，咨詢化學教材領域的兩位專家，確認該編碼結構有效，并確定最終分析框架。此外，由兩位編碼者分別進行編碼，針對不一致的編碼再進行協商討論。編碼結果一致率為81.4%，研究結果具有一定的信度。

2.4?編碼示例

為進一步說明對教材合作問題解決相關內容的編碼分析，結合具體實例進行編碼示例。

如某一欄目內容（見圖2）。首先，該內容出現合作的關鍵詞“討論”，屬于顯性的合作問題解決內容，編碼為A1。接著，該內容主要是學生進行獨立思考之后再進行的合作交流，問題解決并不需要合作分工來完成，合作與問題解決機械化結合，編碼為B2;最后，該欄目側重于學習性，且并未創設問題情境和提供合作步驟，但提供了部分的信息支持，故編碼為C2D2。綜上，該合作問題解決內容編碼為A1B2C2D2。

又如某一欄目內容（見圖3）。首先，該內容并未包括合作的關鍵詞，但該內容設計結果具有一定的開放性，適合學生分工合作，從不同方面思考問題，合作形成最終的問題解決設計方案，其內容適合通過合作的方式進行問題解決，合作與問題解決聯系較好，故屬于隱性的合作問題解決內容，編碼為A2B1。接著，該內容將化學知識與日常生活相聯系，能夠提升學生對化學知識價值的認識，兼顧了學習性與情感性。此外，該欄目對合作的分工任務給出了一定的信息支持，但未創設相關的問題情境等，故編碼為C1D2。綜上，該內容編碼為A2B1C1D2。

思考與討論

為提高燃料的燃燒效率，應如何調控燃燒反應的條件？（提示：可以從以下幾方面考慮，如燃料的狀態、空氣用量、爐膛材料、煙道廢氣中熱能的利用，等等。）

又如某一欄目內容（見圖4）。首先，該內容并未包含合作的關鍵詞，且所提出的問題解決主要為理論性的

思考與討論

（1） 回憶前面做過的實驗，描述氧化鈉和過氧化鈉的顏色、狀態。

（2） 氧化鈉與水的反應和氧化鈣與水的反應類似，請寫出氧化鈉與水反應的化學方程式。

思考題，適合學生進行獨立思考并解決問題，故該內容并不屬于合作問題解決內容。

3?結果與分析

3.1?合作問題解決的整體設計情況

教材中合作問題解決內容主要存在于“思考與討論”“實驗活動”“習題”“探究”“研究與實踐”欄目中。其中，“習題”為“練習與應用”與“復習與提高”兩個欄目中習題的總和。總共分析上述欄目344處內容設計，其中屬于合作問題解決的設計達67處，占19.48%，

必修教材中各維度的量化結果如圖5所示。整體來看，合作問題解決內容中以顯性呈現為主。此外，合作問題解決內在聯系維度中合作與問題解決內在聯系較好的內容占58.21%;任務功能維度上，C1與C2相近;互動支持維度上，教材中大部分的合作問題解決設計主要提供部分的互動支持。

3.2?不同欄目的合作問題解決設計結果與分析

結合教材欄目的設置特點分析，欄目中的合作問題解決內容主要分為兩類，一是實踐探究類的合作問題解決設計，即內容側重于實驗探究類的內容設計，主要在實驗活動、探究、研究與實踐欄目中呈現;二是理論思考類的合作問題解決設計，即內容較為注重理論性、思考性的內容設計，主要在思考與討論、習題欄目中呈現。

教材欄目中合作問題解決設計編碼情況如表2所示，實踐探究類的合作問題解決設計約占35.8%，理論思考類的合作問題解決設計約占64.2%。

3.2.1?實踐探究類的合作問題解決設計

結合量化數據及教材內容分析，實踐探究類合作問題解決設計大部分出現在每個章節末，所占的比例相對較少，絕大部分內容為顯性呈現，合作問題解決內容的設計較為合理。

實踐探究類設計中各欄目雖然合作問題解決設計均主要為顯性呈現，且能夠較好體現合作與問題解決的聯系，但各欄目在任務功能與互動支持維度上則存在一定的不同。研究與實踐欄目的合作問題解決設計均能體現情感性，而實驗活動與探究欄目中體現情感性的較少。此外，研究與實踐欄目絕大部分內容都能夠提供系統的合作問題解決互動支持，但在實驗活動和探究欄目中絕大部分內容僅提供部分互動支持。

研究與實踐欄目能夠在一定的情境下創設問題解決內容，將化學知識與生產生活實際進行聯系，因而任務功能較好地兼顧學習性與情感性，并提供系統的互動支持。而實驗活動欄目的內容主要為對某一化學知識的探究或驗證，所提供的互動支持主要為實驗步驟等，缺乏一定的情境創設，難以將化學知識與日常生活進行聯系，因此很難體現情感性。探究欄目中則包括一定的研究實踐活動與實驗探究活動，當探究欄目內容側重于研究實踐活動時，則和研究與實踐欄目的合作問題解決設計特征相近;當探究欄目內容側重于實驗探究時，則與實驗活動欄目的合作問題解決設計特征相近。

值得注意的是，雖然實踐探究類的合作問題解決設計上較為合理，要求學生進行一定的合作交流，但對具體的合作任務分工設計有待進一步的加強。

3.2.2?理論思考類合作問題解決設計

理論思考類合作問題解決設計分布在教材的每個章節，在教材中所占的比例較高，大部分內容設計屬于顯性呈現，主要提供部分的互動支持。此外，理論思考類欄目的內容較為注重學生獨立思考后進行問題交流，故合作與問題解決聯系機械化的內容較多。

理論思考類的問題解決較為封閉，強調應用學科理論知識的合作問題解決設計，學生的合作僅為問題解決后的交流，難以體現合作與問題解決的結合。此外，兩個欄目中存在一定的區別，思考與討論欄目的任務功能主要是學習性，而習題欄目中大部分內容則能夠兼顧學習性和情感性。習題欄目中的合作問題解決設計比例較低，且合作問題解決內容設計主要出現在習題的后半段，如圖6所示，內容設計往往能夠利用一定的問題情境，將化學知識與生活實際相聯系，但思考與討論欄目中大部分內容直接呈現問題解決的內容，理論難以聯系日常生活。

此外，隱性呈現的內容主要出現在理論思考類設計中，特別是在思考與討論欄目中。教材中的隱性呈現內容設計大部分都缺乏一定的情感性以及互動支持，但內容設計開放度較高，且有較為重復性的內容，需要學生集思廣益進行方案的設計。

4?結果討論與建議

4.1?教材內容滲透合作問題解決培養意識，但有待進一步系統的設計規劃

必修教材中結合不同的知識載體以及多樣化的教材欄目，提供了較多的合作問題解決平臺，滲透了一定的合作問題解決培養意識。整體來看，化學教材合作問題解決的設計效果相對較好，顯性呈現內容近九成，能夠較好體現合作與問題解決聯系的內容達58.21%，且主要提供部分的互動支持。但教材的合作問題解決設計有待進一步優化，不同欄目的設計具有不同的優勢與不足，應結合各欄目的設計特征，針對不足之處加以系統完善。

教師在問題解決的教學中往往弱化合作，在教材設計層面應強化合作問題解決的設計與指導，讓教師能夠從對教材的分析中獲得一定的啟示。教材內容對教師具有一定的引導作用，強化教材對合作問題解決的要求與指導，才能夠有效轉變教師的觀念，幫助合理利用教材開展教學。教材受到課標的影響，為完善教材合作問題解決的設計，應進一步系統規劃課程標準中對合作問題解決內容的相關要求，提供一定的教學參考性建議，在教材中明確提出合作問題解決的要求，提供一定的合作問題解決示范內容。

4.2?合作問題解決設計形式多樣化，設計特征受內容知識載體影響

合作問題解決設計在不同的欄目中具有多樣化的表現形式。在不同的知識載體及不同欄目設置特征的影響下，不同欄目具有不同的設計特征。實踐探究類的合作問題解決設計重視實驗與生產實際相聯系，互動支持設計的開放度相對較高，任務功能方面大部分能夠兼顧學習性和情感性，合作與問題解決能較好結合;而理論思考類的內容設計較為強調理論性的思考與回答，合作與問題解決機械化聯系的內容相對較多，問題答案較為封閉，其互動支持設計的開放度相對較低。

教師應了解教材的合作問題解決設計特征，并依據問題解決的過程對顯性活動的內容進行適應性教學調整與應用，對隱性的活動進行創造性的設計。教材中的合作問題解決設計具有不同的特征，教師應注意對不同的設計內容進行適當的教學處理，注重加強情境創設，發展學生的學科核心素養。此外，教師要意識到并非所有的顯性呈現內容開展合作問題解決活動的效果就一定好，是否進行合作的前提是內容本身是否能很好地體現合作與問題解決的內在聯系。

4.3?實踐探究類合作問題解決設計水平較高，但理論思考類設計為主要形式

實踐探究類欄目的設計水平相對較高，但該內容數量較少，而理論思考類的合作問題解決內容較多，但該類設計水平相對較低。化學是以實驗為基礎的科學，以實踐探究的形式開展合作問題解決教學活動是提升學生合作問題解決能力的重要途徑，但理論思考類設計能穿插于相應知識點提供即時的平臺，以思辨性的形式要求學生合作討論，形成一定的設計方案，也是提升合作問題解決能力的重要途徑。此外，教材中的隱性呈現內容主要存在于理論思考類設計中，教師需重視對教材內容進行挖掘與創造性設計。

教師應考慮到進行合作問題解決活動過程中的各環節設計與實施內容，以更好地改進合作問題解決活動，對內容進行素材選擇、任務設計以及合作內容、方式等方面進行合理的設計，避免像以往實驗活動那樣只給文本框讓學生自主填空進行實驗設計或只是簡單的現象描述。此外，合作問題解決的學習活動需要一定的框架引導，對內容素材的選擇應當弱化單純的理論思考，注重實驗探究對引導學生合作學習的作用，強化化學知識與生產實際的聯系，學習活動則結合具體的教學內容設置一定的互動支持引導等，通過問題啟發學生的合作。

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